磁斯格明子 (Skyrmion) 作為(wei) 一種具有拓撲保護性的非平庸的奇異磁結構，其概念zui早是在1962年由理論物理學家Skyrme提出的，他通過求解非線性的場論方程，判斷出該方程存在一種具有拓撲保護性質的穩定的場解析解。在1975年，Belavin等人提出在磁性體(ti) 係中存在一種二維的具有類粒子效應的亞(ya) 穩態的磁結構，這種磁結構中自旋磁矩的排布方式同1962年Skyrme提出的解析解的模型相同，因此人們(men) 把Belavin提出的這種具有類粒子性質的二維磁結構叫作磁斯格明子。
自旋軌道矩驅動磁斯格明子移動
2009年，Mühlbaue等人利用中子散射才在MnSi單晶中通過倒空間的衍射點在實驗上證實了磁斯格明子的存在。關(guan) 於(yu) 電流驅動磁斯格明子的zui早的記錄是在2012年，Yu等人利用洛倫(lun) 茲(zi) 電子透射顯微鏡 (Lorentz TEM, L-TEM)在FeGe 材料中首次在實空間發現了斯格明子的電流驅動。
圖1.斯格明子結構示意圖(左側(ce) 為(wei) Néel型，右側(ce) 為(wei) Bloch型）
在上述研究的基礎之上，人們(men) 發現，具有拓撲保護性質的磁斯格明子可以被遠低於(yu) 驅動磁疇壁所需的電流密度的電流所驅動，這使得斯格明子作為(wei) 一種信息傳(chuan) 播的媒介而被研究者們(men) 廣泛關(guan) 注。斯格明子不連續、驅動速度快、驅動臨(lin) 界電流密度低的特點使得其擁有廣泛的国产成人在线观看免费网站前景；由此可見，對磁斯格明子的電流驅動的研究同樣具有重要的意義(yi) 。
關(guan) 於(yu) 自旋軌道矩驅動斯格明子移動的物理圖像，在Jiang的綜述文章中得到了比較清晰的表述：其原理基本與(yu) 手性的Néel疇壁的驅動相同，都是重金屬層自旋霍爾效應產(chan) 生自旋流注入鐵磁金屬層中，對自旋磁矩產(chan) 生一個(ge) 力矩的作用，在磁矩的翻轉過程中形成磁斯格明子的移動。
圖2.自旋軌道矩驅動斯格明子示意圖
而且，電子在經過磁斯格明子時，還會(hui) 誘發一種被稱為(wei) 拓撲霍爾效應的新奇輸運現象。研究者們(men) 認為(wei) 拓撲霍爾效應的產(chan) 生和Berry相位相關(guan) ：注入的電子經過拓撲數非0的拓撲磁結構時，會(hui) 產(chan) 生Berry相位，Berry相位產(chan) 生一個(ge) 衍生磁場 (Emergent magnetic field)，繼而引起拓撲霍爾效應 (Topological Hall effect, THE) 。計入拓撲霍爾效應後，磁性材料的霍爾電阻可以用下式表示：
其中P是傳(chuan) 導電子的自旋極化率，從(cong) 總的霍爾電阻率中扣除與(yu) 外磁場B有關(guan) 的線性項，就可以得到拓撲霍爾電阻率。從(cong) 表達式中可以知道，正常霍爾電阻與(yu) 外磁場B線性相關(guan) ，反常霍爾電阻和磁化強度M成正比，拓撲霍爾電阻和衍生磁場成正相關(guan) ，且一般認為(wei) 拓撲霍爾電阻率與(yu) 斯格明子的密度成正比。
同時，電流驅動斯格明子移動時，還存在斯格明子霍爾效應，即斯格明子在受電流影響驅動的情況下，會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 橫向的偏移。因此，現在的研究者們(men) 通常會(hui) 設計專(zhuan) 門的納米線條器件，來用形狀限製斯格明子的移動路徑，使其可以完 成沿電流方向上的驅動，這方麵的研究工作為(wei) 研發、設計基於(yu) 磁斯格明子的賽道磁存儲(chu) 設備提供了物理基礎。
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